【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫度計(jì)還要進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)顯示，所以設(shè)計(jì)了LED顯示電路。LED顯示器采用8段發(fā)光二極管。共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。該電路由晶體管（NPN）、顯示器（共陽極LED）和電阻構(gòu)成。 顯示電路設(shè)計(jì) 電子設(shè)計(jì)中常用的輸出顯示設(shè)備有兩種：數(shù)碼管和LCD。數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)中普遍使用的一種顯示設(shè)備，每個(gè)數(shù)碼管由七個(gè)發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)七個(gè)發(fā)光二極管的正負(fù)極連接不同，又分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管兩種，選擇的數(shù)碼管不同，程序設(shè)計(jì)上也有一定的差別。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容比較直觀，通常顯示從0到9中的任意一個(gè)數(shù)字，一個(gè)數(shù)碼管可以顯示一位，多個(gè)數(shù)碼管就可以顯示多位，在顯示位數(shù)比較少的電路中，程序編寫，外圍電路設(shè)計(jì)都十分簡(jiǎn)單，但是當(dāng)要顯示的位數(shù)相對(duì)多的時(shí)候，數(shù)碼管操作起來十分煩瑣，顯示的速度受到限制。 液晶顯示屏具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自己的需求，顯示自己所需要的、甚至是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的圖案。當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時(shí)候，它的優(yōu)點(diǎn)就突現(xiàn)出來了，并且當(dāng)硬件設(shè)計(jì)完成時(shí)，可以通過軟件的修改來不斷擴(kuò)展系統(tǒng)顯示能力。外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，顯示能力的擴(kuò)展將不會(huì)涉及到硬件電路的修改，可擴(kuò)展性很強(qiáng)。不足之處在于其價(jià)格比較昂貴，驅(qū)動(dòng)程序編寫比較復(fù)雜。 由于本設(shè)計(jì)所需要顯示的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，只包括現(xiàn)場(chǎng)溫度值、溫度限定值以及PID系數(shù)的顯示，所以本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示設(shè)備采用LED數(shù)碼管。設(shè)計(jì)中采用4位共陰極LED靜態(tài)顯示方式，選用7段顯示數(shù)碼管。顯示內(nèi)容有溫度值的千位、百位、十位、個(gè)位。由于單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，所以必須在單片機(jī)與LED164之間加上74LS164。 74LS164管腳圖A和B為74LS164的串行輸入端；QAQH為74LS164的并行輸出端；CLK是串行時(shí)鐘輸入端；CLR是串行輸出清零端；VCC：+5V；GND：接地端。 74LS164功能表輸 入輸 出 清除時(shí)鐘ABQAQBQHLLLLHLQA 0QB 0 QH 0H↑HHHQAnQGnH↑LLQAnQGnH↑LLQAnQGn，其中ag段用來顯示數(shù)字或字符的筆畫，dp顯示小數(shù)點(diǎn)，9引腳作為公共地。一英寸以下的的LED數(shù)碼管內(nèi)，每一筆段含有一只LED發(fā)光二極管，；一英寸及以上的LED數(shù)碼管的每一筆段由多只LED發(fā)光二極管以串、并聯(lián)方式連接而成，筆段導(dǎo)通電壓與筆段內(nèi)包含的LED發(fā)光二極管的數(shù)目、連接方式有關(guān)。在串聯(lián)方式中，確定電源電壓VCC時(shí)，例如4英寸7段LED數(shù)碼顯示器LC4141的每一筆段由四只LED發(fā)光二極管按串聯(lián)方式連接而成，因此導(dǎo)通電壓應(yīng)在78V之間，電源電壓VCC必須取9V以上。 LED數(shù)碼管顯示器 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)有共陰極和共陽極之分。本設(shè)計(jì)采用的是共陰極數(shù)碼管。共陰極公共端接地，高電平有效（燈亮），共陰極數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極(負(fù)極)都聯(lián)在一起，此數(shù)碼管陰極(負(fù)極)在外部只有一個(gè)引腳。 。，作為時(shí)鐘輸入端和數(shù)據(jù)端口。 圖313 顯示電路 鍵盤電路設(shè)計(jì)基于DS18B20的多點(diǎn)溫度采集，共模擬了4點(diǎn)溫度，具有各點(diǎn)溫度采集功能，通過按鍵設(shè)置也可以監(jiān)控某一通道的溫度,還設(shè)置報(bào)警溫度，具有越限報(bào)警功能。鍵盤電路如圖314所示。圖314 鍵盤電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)采集溫度發(fā)生低于或超出所設(shè)定的溫度時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)能相應(yīng)發(fā)出提醒。本次設(shè)計(jì)采用蜂鳴器。蜂鳴器可用AT89C51的I/O口線通過設(shè)置PNP的飽和截止驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲,當(dāng)I/O口線發(fā)出具有一定的低電平信號(hào),即可使蜂鳴器報(bào)警。報(bào)警電路如圖315所示。 圖315 報(bào)警電路4 多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 主程序流程設(shè)計(jì)如圖41所示： 開始初始化掃描鍵盤是否有鍵按下？采集溫度是否為單通道顯示？顯示溫度值并且過溫度報(bào)警循環(huán)顯示并且過溫度報(bào)警結(jié)束YNYN圖41 主程序框圖 (1) 采用模塊程序設(shè)計(jì)。(2) 采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)。 (3) 外部設(shè)備和外部事件盡量采用中斷方式與CPU聯(lián)絡(luò),這樣既便于系統(tǒng)模塊化, 也可提高程序效率。 (4) 近幾年推出的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng), 有些是支持高級(jí)語言的,如C51與PL/M96的編程和在線跟蹤調(diào)試。 (5) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到軟件抗干擾措施。 程序設(shè)計(jì)及巡檢子程序設(shè)計(jì)程序處理是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，即簡(jiǎn)潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來支持的。多個(gè)器件掛在一條總線上為了識(shí)別不同的器件，在程序設(shè)計(jì)過程中一般有四個(gè)步驟：初始化命令；傳送ROM命令；傳送RAM命令；數(shù)據(jù)交換命令。由于已經(jīng)在上面獲取了多個(gè)DS18B20的ROM代碼并在AT89C51單片機(jī)內(nèi)部的E2PROM中建立了測(cè)量位置點(diǎn)和傳感器64位ROM代碼之間的關(guān)系表，因此對(duì)多個(gè)溫度的巡回測(cè)量流程圖如圖42所示。 開始始 復(fù)位DS18B20發(fā)出搜索ROM的命令讀在線DS18B20序列號(hào) 是否存在一個(gè) DS18B20？ N 初始化DS18B20Y啟動(dòng)所有在線的DS18B20作溫度A/D轉(zhuǎn)換跳過ROM命令，轉(zhuǎn)換命令 延時(shí)104us 初始化DS18B20 執(zhí)行期間匹配命令發(fā)一個(gè)DS18B20序列號(hào)發(fā)讀暫存RAM命令讀匹配的DS18B20溫度所以在線 DS18B20是否 訪問完？ NY返回 圖42巡檢顯示子程序流程圖 (1) 發(fā)跳過ROM命令CCH?！　?2) 發(fā)啟動(dòng)所有在線的DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換命令44H?！　?3) 延遲104μs?！　?4) 發(fā)匹配ROM命令55H?！　?5) 按照E2PROM中建立的關(guān)系表的順序取出64位ROM代碼發(fā)送到單總線?！　?6) 發(fā)讀溫度值命令BEH，讀取溫度值?！　?7) 進(jìn)行CRC校驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理后送LED顯示器顯示。(8) 重復(fù)第4步到第7步，直到所有的DS18B20測(cè)量處理完。需要注意的是，無論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)溫度檢測(cè)，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS18B20掛接，讀出其序列號(hào)。其工作過程為：主機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖，待0電平大于104μs后，復(fù)位DS18B20，在DS18B20所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)接收后，主機(jī)再發(fā)讀ROM命令代碼33H，然后發(fā)一個(gè)脈沖（104μs），并接著讀取DS18B20序列號(hào)的一位。用同樣方法讀取序列號(hào)的56位。另外，由于DS1820單線通信功能是分時(shí)完成的，遵循嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此，系統(tǒng)對(duì)DS18B20和各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行，即初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。在正常測(cè)溫情況下，℃。采用下述方法可獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用DS18B20提供的讀暫存器指令（BEH）℃為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)部分，然后再用BEH指令取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值和每度計(jì)數(shù)值?！妗鏋檫M(jìn)位界限的關(guān)系。選用高亮度發(fā)光LED器件。溫度數(shù)據(jù)按動(dòng)態(tài)方式顯示，將采集到的數(shù)值通過標(biāo)度轉(zhuǎn)換由四位數(shù)碼管顯示。其段選段接P0，、。存放位置：6AH～6DH為0通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個(gè)位,十位,百位數(shù))；6EH～6FH,76H～77H為1通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個(gè)位,十位,百位數(shù))；78H～7BH為2通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個(gè)位,十位,百位數(shù))；7CH～7FH為3通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個(gè)位,十位,百位數(shù))；51H～54H顯示值存放單元(調(diào)溫度閃爍時(shí)再送回顯示單元)。各顯示按鍵功能如表41所示。表41 顯示按鍵按 鍵 功 能 XUNJIAN鍵 用于控制循環(huán)顯示各通道溫度數(shù)據(jù) SW1用于實(shí)時(shí)顯示“0”通道的溫度數(shù)據(jù) SW2 用于實(shí)時(shí)顯示“1”通道的溫度數(shù)據(jù) SW3 用于實(shí)時(shí)顯示“2”通道的溫度數(shù)據(jù) SW4 用于實(shí)時(shí)顯示“3”通道的溫度數(shù)據(jù) 系統(tǒng)經(jīng)過初始化，進(jìn)入多通道顯示，然后掃描鍵盤，判斷是否有按鍵按下，然后進(jìn)行按鍵所控制的通道的溫度采集。所采集的溫度與設(shè)定的溫度相比較，越限可以報(bào)警。多通道數(shù)據(jù)顯示流程圖如圖43所示。開始單通道顯示方式 掃描鍵盤 是SW1嗎？是否有鍵按下？ 是SW2嗎？ 是SW3嗎？顯示1通道數(shù)據(jù) 過溫度報(bào)警及溫度顯示顯示2通道數(shù)據(jù) 過溫度報(bào)警及溫度顯示顯示3通道數(shù)據(jù) 過溫度報(bào)警及溫度顯示顯示4通道數(shù)據(jù) 過溫度報(bào)警及溫度顯示是XUNJIAN模式 嗎? 嗎？返回 YNY 是SW4嗎？YYYNNNNNY圖43 多通道數(shù)據(jù)顯示 溫度報(bào)警程序設(shè)計(jì)由于DS18B20需要初始化才能使用，因此，首先必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化并且要關(guān)閉所有中斷，DS18B20把轉(zhuǎn)換到的溫度讀出，然后放到累加器A中，把之前設(shè)置的溫度報(bào)警的上限值轉(zhuǎn)換成DS18B20的輸出值，這樣然后再與報(bào)警上限的溫度值進(jìn)行比較，如果檢測(cè)的結(jié)果是溫度沒有超限，那么系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。溫度報(bào)警的程序流程如圖44所示。DS18B20初始化 DS18B20轉(zhuǎn)換值 溫度是否過高？ 自動(dòng)報(bào)警溫度降低,是否有按鍵接 觸？ 報(bào)警結(jié)束YNYN 報(bào)警程序入口圖44 報(bào)警程序流程圖5 總 結(jié)使用DS18B20數(shù)字化溫度傳感器；實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫；簡(jiǎn)化了硬件系統(tǒng)，減少了使用模擬傳感器要進(jìn)行放大A/D轉(zhuǎn)換等工作。由于它的級(jí)聯(lián)功能，可以在單總線上掛靠多個(gè)器件，而不必占用多個(gè)I/O口，因此使系統(tǒng)更簡(jiǎn)捷。如果長(zhǎng)距離測(cè)溫，還可以使用它的寄生電源功能，省去一根電源線。進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試后，用模擬值檢測(cè)按鍵功能，接著實(shí)現(xiàn)了DS18B20對(duì)多點(diǎn)溫度信號(hào)通道的采集，同時(shí)也完成了四點(diǎn)通道的循環(huán)采集和單通道采集，再根據(jù)采集到的實(shí)際信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換成溫度值送入顯示器顯示。在本次設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的結(jié)合有著很大的考驗(yàn)，所要考慮很多因素的影響。如按鍵去抖動(dòng)，高低電平的變化等。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。 綜上所述，用簡(jiǎn)單的硬件以及編程方法自動(dòng)建立關(guān)系表，在單總線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字溫度傳感器的自動(dòng)識(shí)別，大大有利于系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)，減少維護(hù)工作量，并解決了過去維護(hù)工作必須由專業(yè)人員來完成，而不是由運(yùn)行人員來完成的不便。本設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在于將單片機(jī)技術(shù)和一線總線技術(shù)相結(jié)合，改進(jìn)現(xiàn)有的用放大和集成電路采集系統(tǒng)。同時(shí)充分利用有限端口，在保證溫度采集可靠性的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化電路、降低成本。參考文獻(xiàn)[1] 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